DE1059985B - Abstimmvorrichtung fuer Hohlraumresonatoren oder Hohlleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Abstimmvorrichtungen für Hochfrequenz und bezieht sich insbesondere auf die Weiterbildung einer Hochfrequenz-Abstimmvorrichtung für Hohlleiter oder Hohlraumresonatoren, wie sie in dem Hauptpatent angegeben ist.

Es ist bekannt, Hochfrequenz-Abstimmvorrichtungen zur Abstimmung von Hohlraumresonatoren oder Hohlleitern u. dgl. zu benutzen. Eine im Hauptpatent \'orgeschlagene Einrichtung dieser Art enthält einen an seinem einen Ende in radialer Richtung federnd ausgebildeten Stab, der innerhalb des Hohlleiters verstellbar ist, um die Bestimmungsgrößen der Wellenausbreitung" zu verändern und dadurch die Anordnung in der gewünschten Weise abzustimmen. Der Abstimmstab ist in radialer Richtung federnd ausgebildet, um einen Reibungskontakt zwischen ihm und der Innenwand des Hohlleiters zu erzeugen, in den der Abstimmstab hineinragt, und um einen guten elektrischen Kontakt für Hochfrequenz zwischen dem Abstimmstab und der Innenwand des Hohlleiters sicherzustellen. Die in radialer Richtung federnde Ausbildung wird dabei vorzugsweise dadurch erzielt, daß der Abstimmstab in Längsrichtung vielfach geschlitzt ist, um ihn in eine Anzahl von in radialer Richtung federnden Längssegmenten aufzuspalten, wobei die Längssegmente nach außen vorgespannt sind, so daß sie sich fest gegen die Seitenwände der öffnung des Hohlleiters legen. Der Abstimmstab ist vorzugsweise starr an einer koaxial angeordneten Schraube befestigt, um ihn nach Wunsch innerhalb des Hohlleiters verschieben zu können.

Die Erfahrung hat gelehrt, daß störende Schwingungsformen zeitweilig in dem koaxialen Abschnitt der Abstimmeinrichtung auftreten, wenn die Abstimmvorrichtung segmentartig unterteilt ist, wodurch die nutzbare Bandbreite der Abstimmvorrichtung verringert wird.

Bei einer Abstimmvorrichtung für Hohlraumresonatoren oder Hohlleiter nach Patent 1 046 703 mit einem stabförmigen längsverschiebbaren Abstimmteil aus Metall, der an seinem einen Ende in radialer Richtung federnd ausgebildet und nach außen vorgespannt ist, derart, daß er bei allen Einstellungen mit radial gerichtetem Reibungsdruck an dem Innenrand der Eintrittsöffnung in den Hohlraumresonator oder Hohlleiter anliegt, ist erfindungsgemäß das an seinem einen Ende in radialer Richtung federnde Abstimmelement frei von Segmenten.

Hierdurch werden die unerwünschten Leistungsverluste und störenden Schwingungsformen und Re- sonanzen vermieden, so daß eine Abstimmung über ein sehr breites Band möglich ist, wobei die Vorrichtung besonders einfach im Aufbau ist.

In vorzugsweiser Ausbildung der Erfindung ist in Abstimmvorrichtung
für Hohlraumresonatoren oder Hohlleiter

Zusatz zum Patent 1 046 703

Anmelder:
Varian Associates,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. Juli 1957

Bernard Clifford Gardner und Curtis Eugene Ward, Los Altos, Calif. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

einer Abstimmvorrichtung der genannten Art das Abstimmelement rohrförmig ausgebildet und im Querschnitt unrund. Außerdem ist der maximale Durchmesser des Abstimmelementes größer als der innere Durchmesser der öffnung des Hohlleiters, in dem die Hochfrequenz-Abstimmvorrichtung geführt ist, so daß ein Reibungsdruck zwischen dem Abstimmelement und der Öffnung entsteht, der einen guten elektrischen Kontakt zwischen diesen Teilen sicherstellt.

In besonderer Ausbildung der Erfindung enthält das Hochfrequenz-Abstimmelement einen im wesentlichen zylindrischen hohlen Teil, der einen einzigen Längsschlitz aufweist und dessen freier, äußerer Durchmesser größer ist als der innere Durchmesser der Öffnung in der Seitenwand des Hohlleiters, so daß ein starker Reibungsdruck zwischen dem Abstimmelement und dem Hohlleiter auftritt.

Eine weitere besondere Ausbildung der Erfindung bezieht sich auf die Befestigungsmittel, welche das Abstimmelement mit einer Schraubvorrichtung starr verbinden, um das Abstimmelement innerhalb des Hohlleiters verstellen zu können, und welche einen Bauteil aufweisen, dessen Außendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Abstimmelementes, der mit Gewalt in das Rohr eingedrückt wird, um das Rohr und die koaxial angeordnete Schraub vor richtung

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η der Nähe des gewaltsam eingedrückten Teiles .erauszudrücken und einen Preßsitz zwischen der ) chraub vor richtung und der Abstimmvorrichtung zu !rzeugen.

In besonderer Ausbildung der Erfindung besteht Ier einzupressende Bauteil aus einer Kugel, deren Durchmesser größer als der Innendurchmesser der lohlen Abstimmvorrichtung ist.

In den Zeichnungen sind besondere Ausführungs-Ormen der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Teilschnitt durch die Abstimmvorrich- :ung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 1, in Pfeilrichtung gesehen;

Fig. 4 ist eine Teilansicht in Pfeilrichtung 4-4 der Fig. 1:

Fig. 5 ist ein Teilschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung;

Fig. 6 ist eine schaubildliche Ansicht eines Teiles der Abstimmvorrichtung nach Fig. 5, und

Fig. 7 ist eine Draufsicht in der Pfeilrichtung 7-7 der Fig. 5.

In Fig. 1 bis 4 ist eine Ausführungsform der Abstimmvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die zur Abstimmung des äußeren Hohlraumes eines Reflexklystrons benutzt wird. Die Erfindung wird in ihrer Anwendung zur Abstimmung eines Hohlraumresonators beschrieben; sie ist jedoch in gleicherweise ganz allgemein bei der Abstimmung von Hohlleitern anwendbar. Das Reflexklystron 1, das nur teilweise dargestellt ist, ist mit seinem inneren Hohlraumresonator fest an einen äußeren rechteckigen Hohlraum 2 angekoppelt. Der äußere Hohlraum 2 ist mit einer öffnung 3 an dem Ende versehen, das der Röhre gegenüberliegt, und dient als Kopplungsöffnung, um die Energie über einen Hohlrohrbefestigungsflansch 3' an einen nicht dargestellten Verbraucher auszukoppeln. Der äußere Hohlraum 2 ist mit einer einstellbaren Abstimmvorrichtung 4 versehen, um ihn in an sich bekannter Weise abzustimmen und dadurch die Frequenz des Reflexklystrons 1 nach Wunsch zu verändern.

Die Abstimmanordnung 4 enthält ein dünnwandiges rohrförmiges Abstimmelement 5, das aus einem federnden Material, z.B. Beryllium —Kupfer oder einer Kupfer-Nickel-Legierung, hergestellt ist. Das dünnwandige federnde Abstimmelement 5 ist in der Querschnittsrichtung unrund, so daß vier ebene Flächen gebildet werden, die im wesentlichen um 90° versetzt am Umfang des Elementes 5 angeordnet sind Cs. Fig. 2).

Das rohrförmige Abstimmelement 5 ragt durch eine öffnung in der Seitenwand des äußeren Hohlraumes 2 in diesen hinein. Ein hohles zylindrisches Lager 6 für das Abstimmelement kleidet die Innenfläche der Seitenwandöffnung aus und ist in seiner Lage durch Umbördeln befestigt.

Das Lager 6 ist mit einer sich erweiternden Öffnung am äußeren Ende versehen, um das Einführen des rohrförmigen Abstimmelementes 5 zu erleichtern. Das Lager 6 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und Iiesteht aus einem gegen Abnutzung beständigen Material, z. B. Phosphorbronze. Der innere Durchmesser des zylindrischen Lagers 6 ist ein wenig kleiner als der maximale äußere Durchmesser des rohrförmigen Abstimmelementes 5, so daß das Abstimmelement 5 sich beim Einsetzen in das Lager 6 zwangläufig dem zylindrischen Umriß des Lagers anpaßt, und ein ge-

nügender Reibungsdruck zwischen dem Lager 6 und dem Abstimmelement infolge dessen Nachgiebigkeit zustande kommt. Das rohrförmige Abstimmelement 5 ist am inneren Ende leicht verrundet, um es gegen eine Verformung durch Torosion zu sichern und um eine Beschädigung des Lagers 6 beim Einführen des Abstimmelementes 5 während der Montage zu verhindern.

Das rohrförmige Abstimmelement 5 ist mit einer

ίο koaxialen hohlen zylindrischen Abstimmschraube 7 starr verbunden, um eine geradlinige Verstellung des Elementes 5 in dem Hohlraum 2 zu bewirken.

Diehohle zylindrische Abstimmschraube 7 hat einen inneren Durchmesser, der im wesentlichen gleich der Abmessung des Außendurchmessers des Abstimmelementes 5 ist, das an seinem äußeren Ende zylindrische Form hat. Ein im wesentlichen zylindrischer Einsatzkörper 8, der z. B. aus Stahl besteht, enthält einen zylindrischen Hohlraum und ist in das hohle Abstimmelement 5 am äußeren Ende eingesetzt. Ein sphärischer Körper 9, z. B. eine Stahlkugel, mit einem Außendurchmesser, der etwas größer ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Hohlraumes in dem Einsatzkörper 8, ist in diesen Hohlraum eingedrückt.

Wenn die Kugel 9 sich in ihrer Stellung innerhalb des Einsatzkörpers 8 befindet, drängt sie die Seitenwände dieses Einsatzkörpers und des rohrförmigen Abstimmelementes nach außen, so daß ein Preßsitz zwischen der hohlen zylindrischen Abstimmschraube 7 und dem rohrförmigen Abstimmelement 5 entsteht und das Abstimmelement 5 mit der Abstimmschraube 7 starr verbunden wird. Wenn man diese Befestigungsart der Abstimmanordnung benutzt, ergibt sich ein Bauteil hoher Genauigkeit, ohne daß es notwendig ist, die Abstimmschraube 7 mit dem Abstimmelement 5 durch Hartlöten zu verbinden.

Die Abstimmschraube 7 ist mit vier Längsschlitzen am innersten Ende versehen, so daß sie in vier in Längsrichtung verlaufende federnde Segmente 11 unterteilt ist. Die Außenfläche der zylindrischen Abstimmschraube 7 ist an ihrem innersten Ende mit Gewinde versehen, welches mit einem entsprechenden Gewinde auf der Innenseite einer hohlen zylindrischen Hülse 12 im Eingriff steht, die in der Seitenwand des Hohlraumes 2 starr befestigt ist. Die Seitenwandung des Hohlraumes 2 trägt eine weite Bohrung, die sich teilweise in die Wand hinein erstreckt, so daß eine zylindrische Vertiefung gebildet wird, welche die Hülse 12 aufnimmt. Die Befestigungshülse 12 ist mit dem Hohlraum 2, z. B. durch Hartlöten, starr verbunden.

Eine Isolierkappe 13, z. B. aus einem Kunststoff wie Nylon, ist an dem äußersten Ende der Abstimmanordnung 4 starr befestigt. Die Abstimmkappe 13 weist eine zylindrische, in Längsrichtung verlaufende Bohrung auf, die auf das äußerste Ende des Abstimmelementes 5 und der Abstimmschraube 7 paßt. Die Abstimmkappe 13 ist an diesen Teilen mit Hilfe eines Klebemittels, das zwischen den aufeinanderstoßenden Flächen angebracht ist, befestigt. Außerdem ist ein Druckring 14, z. B. aus Federstahl, koaxial zur Isolierkappe 13 und zur Abstimmschraube 7 angeordnet, um eine dauerhafte Bindung zwischen dem Bindemittel und den sich berührenden Flächen sicherzustellen. Die Isolierkappe 13 ist mit einem Querschlitz 15 an ihrem freien Ende versehen, so daß sie mit Hilfe eines Schraubenziehers od. dgl. durch Drehung der Abstimmschraube 7 zur Abstimmung des Hohlraumes benutzt werden kann. Außerdem sind zwei in Längsrichtung verlaufende Bohrungen 16 in der Kappe vor-

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gesehen, um das Entweichen von Gasen zu ermöglichen, die beim Zusammenbau zwischen den aneinanderstoßenden Flächen der Isolierkappe 13 und der Teile 7, 8 und 5 eingefangen werden. Beim Betrieb wird eine Abstimmung des Hohlraumresonators 2 durch eine Drehung der Abstimmschraube 7 mit Hilfe eines Schraubenziehers od. dgl. bewirkt, der mit der Isolierkappe 13 in Eingriff gebracht wird. Eine Drehung der Abstimmschraube 7 erzeugt eine geradlinig fortschreitende Bewegung der Schraube innerhalb der Hülse 12, so daß das Abstimmelement 5 innerhalb des Hohlraumresonators 2 geradlinig bewegt wird und die elektrischen Eigenschaften des Hohlraumes und dadurch die Resonanzfrequenz in der gewünschten Weise verstellt werden. Das Abstimmelement 5 wird in einer beliebigen Stellung durch den Reibungseingriff festgehalten, der durch den Reibungsdruck zwischen den nach außen vorgespannten, mit Gewinde versehenen Segmenten 11 der Abstimmschraube 7 und der Hülse 12 ausgeübt wird. Außerdem wird ein weiterer Reibungsdruck an der Lagerfläche zwischen dem Lager 6 und dem in radialer Richtung federnden Abstimmelement 5 erzeugt. In Fig. 5, 6 und 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel weicht von dem der Fig. 1 bis 4 nur dadurch ab, daß das rohrförmige Abstimmelement und die Befestigung des Abstimmelementes an der Abstimmschraube anders ausgeführt sind. Das Abstimmelement 18 besteht aus einem Stück eines zylindrischen Hohlrohres, das mit einem einzigen Längsschlitz versehen ist, so daß es eine C-förmige Feder bildet. Der freie äußere Durchmesser des Elementes 18 ist etwas größer als der Innendurchmesser des Lagers 6, so daß ein starker Reibungsdruck zwischen dem zylindrischen Lager 6 und dem Element 18 erzeugt wird, wenn das Element in das Lager 6 eingesetzt wird. Das rohrförmige Element 18 sitzt koaxial in der inneren Bohrung der hohlen zylindrischen Abstimmschraube 7 und ist am äußeren Ende, z.B. durch Hartlöten, mit dieser verbunden. Wie in Fig. 1 ist die Abstimmschraube mit vier Längsschlitzen versehen, die den zylindrischen Schraubenkörper in eine Anzahl federnder Segmente aufteilen, die mit der Hülse 12 verschraubt sind. Die Abstimmschraube 7 ragt über das äußere Ende des Elementes 18 hinaus und ist mit einem Querschlitz 19 zur Aufnahme eines Schraubenziehers od. dgl. versehen, um die Schraube drehen zu können. Die Abstimmanordnung der Fig. 5, 6 und 7 arbeitet im wesentlichen genauso wie die Abstimmanordnung der Fig. 1 bis 4. Die auf diese Weise ausgebildeten Abstimmanordnungen gestatten eineAbstimmung über ein sehr breites Frequenzband, wobei die Abstimmvorrichtung frei vom Mikrophonieeffekt ist und wegen der "Rerbtmgssperrung keine Muttern zur Sicherung od. dgl. zur Festlegung der Abstimmung benötigt. Da das Abstimmelement nicht in Segmente unterteilt ist, kann praktisch keine Hochfrequenzenergie an dem Abstimmelement vorbei in die koaxialen Räume zwischen dem Abstimmelement 5 oder 18 und der koaxialen Abstimmschraube 12 gelangen. Da keine Hochfrequenzenergie in diese koaxialen Räume eindringen kann, treten auch keine unerwünschten Schwingungsformen auf, die andernfalls den Abstimmbereich der Anordnung beeinträchtigen würden, wie dies manchmal bei früher benutzten Abstimmvorrichtungen der Fall ist. Patentansprüche:

1. Abstimmvorrichtung für Hohlraumresonatoren oder Hohlleiter nach Patent 1 046 703 mit einem stabförmigen längs verschiebbaren Abstimmteil aus Metall, der an seinem einen Ende in radialer Richtung federnd ausgebildet und nach außen vorgespannt ist, derart, daß er bei allen Einstellungen mit radial gerichtetem Reibungsdruck an dem Innenrand der Eintrittsöffnung in den Hohlraumresonator oder Hohlleiter anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das an seinem einen Ende in radialer Richtung federnde Abstimmelement frei von Segmenten ist.

2. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abstimmelement Mittel zur Erzeugung einer geradlinigen Verstellbewegung verbunden sind.

3. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement aus einem dünnwandigen unrunden rohrförmigen Körper besteht.

4. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement aus einem dünnwandigen rohrförmigen Körper mit einem einzigen Längsschlitz besteht.

5. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Abstimmelement eine Verstellschraube starr verbunden ist.

6. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteilschraube einen hohlen zylindrischen, in Segmente unterteilten Körper aufweist, der koaxial zu dem Abstimmelement liegt und fest mit ihm verbunden ist.

7. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente der Schraube federnd ausgebildet und nach außen vorgespannt sind und daß eine Hülse mit der federnden Abstimmschraube durch Gewinde im Eingriff steht, so daß ein Reibungsdruck zwischen den Gewindeteilen erzeugt wird, der das Abstimmelement durch Reibung in der gewünschten Lage hält.

8. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung des Abstimmelementes ein Körper, dessen Abmessungen größer als die lichte Weite des Abstimmelementes sind, in das Abstimmelement eingedrückt ist, derart, daß die Wandungen dieses Elementes gegen die Innenwand der Verstellvorrichtung so weit herausgedrückt werden, daß das Abstimmelement und die Verstellvorrichtung bleibend miteinander verbunden werden.

9. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstimmelement eine innere zylindrische Bohrung aufweist, während die Verstellvorrichtung eine hohle zylindrische Schraube koaxial auf der Außenseite des Abstimmelementes enthält, und daß eine harte Kugel in das Abstimmelement und die Abstimmschraube eingedrückt ist, um diese Teile kraftschlüssig miteinander zu verbinden.

10. Abstimmvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer hohler Einsatzkörper in dem zylindrischen Abstimmelement angeordnet ist, in dessen inneren zylindrischen Hohlraum die Kugel gedrückt wird, um die Verstellvorrichtung und das Abstimmelement kraftschlüssig zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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